Instrumentação e a Engenharia de Alimentos

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Instrumentação e a 
Engenharia de Alimentos 
Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas -IBILCE 
Aula de Graduação em Engenharia de Alimentos 
Disciplina: Instrumentação e Controle de Processo 
Profa. Dra. Carolina Médici Veronezi 
Bibliografias recomendadas 
 ALVES, J. L. L. Instrumentação, 
Controle e Automação de Processos. 
2° ed. 2010. 201 p. 
 
 SIGHIERIL, L.; NISHINARI, A. Controle 
automático de processos industriais 
- instrumentação. 2° ed. 1973. 248 p. 
 
 SMITH, C. A.; CORRIPIO, A.B. 
Principles and practice of automatic 
Process Control. 3° ed. 2005. 580 p. 
 
 MCFARLANE, I. Automatic control of 
food manufacturing process. 2° ed. 
1995. 251p. 
 
 Introdução 
 Processos industriais 
 Instrumentação 
 Terminologias 
Tópicos abordados 
 Introdução 
Introdução 
 Operação manual e 
controladores 
elementares 
 Processos contínuos 
 Máquina a vapor 
 Instrumentos 
pneumáticos 
 Valorização do trabalhador 
 Máquina: trabalho mais 
pesado 
 Salas de controle 
Introdução 
 Controle digital  Teoria de controle 
e análise dinâmica: 
PLANTAS 
 Instrumentos 
eletrônicos 
analógicos 
 Inteligência 
artificial 
 Processos 
Processos 
 Nas indústrias, o termo processo tem um significado amplo 
 Uma operação unitária, como, por exemplo, destilação, filtração 
ou purificação, é considerada um processo 
 Mas, também, um pedaço de tubo onde passa um fluxo ou um 
reservatório contendo água, ou seja, o que for, denomina-se 
processo 
 Isto quer dizer que um processo é uma operação onde varia 
pelo menos uma característica física ou química de um 
determinado material 
 Vários são os tipos de indústrias existentes nos diversos ramos 
da atividade industrial 
Processos 
 Em geral, podemos distinguir indústrias de duas naturezas 
 Indústrias de processamento continuo 
Aquelas cujo processo produtivo envolve significativamente 
variáveis continuas no tempo 
A produção é medida em toneladas ou m3, e o processo 
produtivo essencialmente manipula fluidos 
Exemplos: indústrias petrolíferas, químicas, petroquímicas, 
de papel e celulose, alimentícia, metalúrgica, entre outras 
Essas indústrias são tradicionalmente intensivas em capital, 
isto é, movimentam grande aporte de capital, mas mobilizam 
pouca mão de obra 
Processos 
 Indústrias de processamento continuo 
Nos processos contínuos as variáveis mais usuais são 
temperatura, pressão, vazão e nível, embora existam diversas 
outras, tais como análise (taxa de gases), chama, 
condutividade elétrica, densidade, tensão, corrente elétrica, 
potência, tempo, umidade, radiação, velocidade ou 
frequência, vibração, peso ou força, e posição ou dimensão 
Processos 
 Indústrias de processamento discreto ou manufatura 
Referem- se às unidades industriais cujo processo produtivo 
envolve de maneira mais significativa variáveis discretas no 
tempo 
A produção é medida em unidades produzidas, tais como na 
indústria automobilística e fábricas em geral 
Essas indústrias eram tradicionalmente intensivas em mão de 
obra, à medida que seu processo produtivo necessitava de 
grande contingente de mão de obra 
Nos processos discretos, as variáveis de interesse 
normalmente são ligado, desligado e limites de quaisquer 
variáveis (tais como temperatura alta, nível baixo, limite de 
posição etc.) 
 Instrumentação 
Instrumentação 
 É o ramo da engenharia que trata do projeto, fabricação, 
especificação, montagem, operação e manutenção dos 
instrumentos para medição e controle das variáveis de processo 
industrial 
 A instrumentação e os sistemas de controle visam a otimização 
na eficiência dos processos de fabricação e a obtenção de um 
produto de melhor qualidade a um custo mais baixo e em 
menor tempo 
Instrumentação 
 É indispensável para: 
 incrementar e controlar a qualidade do produto; 
 aumentar a produção e o rendimento; 
 fornecer dados a respeito da matéria-prima, a quantidade 
produzida e dados relativos à economia dos processos; 
 a execução de funções de inspeção e ensaios, com maior 
rapidez e confiabilidade; 
 simplificar projetos de pesquisa, desenvolvimento e sistemas 
de obtenção de dados complexos; 
 fornecer sistemas de segurança para os operários, as fábricas 
e os processos 
Instrumentação 
 Esta área pode ser dividida em grandes subgrupos: 
 Instrumentos de teste e medição abrangem a geração e a 
medição de grandezas eletrônicas 
 Instrumentos para controle de processos abrangem aqueles 
para painel e campo, úteis na medida e no controle de 
grandezas físicas nos processos da indústria de 
transformação 
 Instrumentos para análises físicas, químicas e ensaios 
mecânicos abrangem aqueles utilizados em laboratórios de 
pesquisas e controle de qualidade 
 Instrumentos de aplicação odonto-médico-hospitalar 
 Terminologias 
Terminologias 
 Os instrumentos de controle empregados na indústria de 
processos (química, siderúrgica, papel, etc.) têm sua própria 
terminologia 
 Os termos utilizados definem as características próprias de 
medida e controle dos diversos instrumentos: indicadores, 
registradores, controladores, transmissores e válvulas de 
controle 
 A terminologia empregada é unificada entre os fabricantes, os 
usuários e os organismos que intervêm diretamente ou 
indiretamente no campo da instrumentação industrial 
Terminologias 
 Faixa de medida (range) 
 Conjunto de valores da variável medida que estão 
compreendidos dentro do limite superior e inferior da 
capacidade de medida ou de transmissão do instrumento 
 Expressa-se determinando os valores extremos 
 
 Alcance (span) 
 É a diferença algébrica entre o valor superior e o inferior da 
faixa de medida do instrumento 
Terminologias 
 Erro 
 É a diferença entre o valor lido ou transmitido pelo 
instrumento em relação ao valor real da variável medida 
 Se tivermos o processo em regime permanente, 
chamaremos de erro estático, que poderá ser positivo ou 
negativo, dependendo da indicação do instrumento, o qual 
poderá estar indicando a mais ou menos 
 Quando tivermos a variável alterando seu valor ao longo do 
tempo, teremos um atraso na transferência de energia do 
meio para o medidor 
 O valor medido estará geralmente atrasado em relação ao 
valor real da variável 
 Esta diferença entre o valor real e o valor medido é chamada 
de erro dinâmico 
Terminologias 
 Sensibilidade 
 É a mínima variação que a variável pode ter, provocando 
alteração na indicação ou sinal de saída de um instrumento 
 
 Repetibilidade 
 É a máxima diferença entre diversas medidas de um mesmo 
valor da variável, adotando sempre o mesmo sentido de 
variação 
 Expressa-se em percentagem do span do instrumento 
 
 Rangeabilidade 
 É a relação entre o valor máximo e o valor mínimo, lidos com 
a mesma exatidão na escala de um instrumento 
Terminologias 
 Dinâmica 
 Comportamento de um processo dependente do tempo 
 O comportamento sem controladores no sistema é chamado 
de resposta em malha aberta 
 
 Variável de processo 
 É uma grandeza física ou química, cuja variação afeta na 
operação de um processo 
Terminologias 
 Variáveis de entrada 
 Pressões, temperaturas, vazões, composições químicas, 
entre outras, dos fluxos de entrada dos processos 
 Também serão utilizadas como variáveis manipuladas, isto é, 
aquelas que iremos variar para controlar o sistema 
 
 Variáveis de saída 
 Pressões, temperaturas, vazões, composições químicas, dos 
fluxos de saída ou dentro dos processos 
 Serão as variáveis controladas, isto é, aquelas que queremos 
controlar 
 Dúvidas?